为什么质量随着速度变化而改变？

首先题主要明确两点：

1、相对论中的动质量是一种效应，我总举例“看起来”，也就是说相对于静止观察者来说，运动的物体质量会变大，而相对于运动的物体本身，质量并没有变化。有意思的是，这种“质量增大”的效应你并不能直接测量，因为一旦你想要测量必须要和物体保持相同的速度，也就意味着当你测量时，物体的质量没有变化。但在静止观察者的眼中，运动的物体质量确实变大了。

2、密度是根据质量定义的，也就是单位体积的质量，而不是根据密度定义的质量。所以运动的物体动质量变大，并不能得出密度不变的结论，相反，密度会增大。

3、运动的物体不仅质量会增大，在运动方向上的长度还会收缩，也就是变“窄”了，所以，体积会变小，这样一来，质量变大，体积变小，导致密度必然增加。

下面简单说一下原因：

狭义相对论的所有效应基于两个基本假设，相对性原理和光速不变原理。其中光速不变原理最为主要，直接导致这些效应的产生。

所谓光速不变，说的是无论观察者如何运动，其观察到的光速都是一个恒定值c.这与经典力学中的相对性是不相容的，不过也正是爱因斯坦的伟大之处。

（具体大家可以看我的《白话相对论》视频中关于狭义相对论的部分）

根据光速不变原理，我们很容易得出动钟变慢、动尺收缩等效应。但关于动质量变大，是根据动量守恒得出的结论，简单说为了满足动量守恒，动质量必然存在，也就是运动的物体质量会增加。

那你可能会问，为什么要满足动量守恒而不是质量守恒？

这个其实说来话长，通俗理解一下。

在理论物理中有个定律叫做诺特定律（Noether's theorem），指的是一个守恒量都对应一种对称性。在数学当中，诺特定理是奇异积分方程的基本定理。

比如动量守恒意味着空间的平移对称性，能量守恒意味着时间平移对称性，角动量守恒则意味着SO（3）的旋转对称性。但是在四维时空中，质量并不对应某种对称性，所以质量不守恒。但在四维时空中，质能却是守恒的。

质能是啥？

E=mc²啊！

那你可能又会问了，化学上不是存在质量守恒吗？

严格来说这是不对的，一个化学反应只要存在吸热或者放热过程，必然存在能量的增加或者损耗，只不过这种△E太微小了，所以忽略不计了。

写在最后：

关于狭义相对论中动质量的争议，我在我的视频中讨论过，其实很多人认为动质量的概念应该取消，因为就像题主所说，如果承认动质量必然要抛弃质量守恒定律。不认同动质量概念的人包括著名物理学家朗道。但是这些物理学家并不是说爱因斯坦的狭义相对论的是错的，而是认为动质量不具备质量的意义。但这种“看起来”质量增大的效果还是真实存在的。爱因斯坦本人还是认同动质量概念的。

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科学的基本观念本质上大都很简单，通常都可以用人人皆知的语言来表达。——爱因斯坦

题主的疑惑有个前提，就是同样的原子、质子、中子、电子等粒子总是具有相同的质量，跟速度没关系，所以物质里包含的元素不变，就意味着质量不变。

这确实是初中物理教给你的，——但它其实是错的。或者说得和缓一点，初中物理的这个说法不算错误，只是不够精确，应该把它理解为一个近似的理论，在速度远低于光速时近似的成立，在速度接近光速时就会跟实验事实表现出显著的偏差。

那么，精确的理论是什么呢？这就是狭义相对论的质量公式：m = m0 / sqrt(1 - v^2/c^2)，其中m是速度为v时的质量（称为动质量），m0是速度为0时的质量（静质量），v是物体运动的速度，c是真空中的光速（约等于30万公里每秒），sqrt表示平方根。

请你来想一想，这个公式导致的质量修正有多大。环绕地球飞行而不落到地面的最小速度，即第一宇宙速度，等于7.9公里每秒。

第一宇宙速度

在日常生活看来，这已经是个非常大的速度了。但跟光速相比，v/c = 2.63E-5，第一宇宙速度只不过是光速的0.00263%而已。这样的速度会导致多大的质量变化呢？sqrt(1 - v2/c2) = 0.99999999965327777771766962806558 = 1 - 3.47E-10，1 / sqrt(1 - v2/c2) = 1.0000000003467222224025466714005 = 1 + 3.47E-10。也就是说，动质量比静质量仅仅增大了一百亿分之3.47而已！

因此，在日常接触的速度范围内，你是觉察不到质量修正的。初中物理的说法，虽然不严格，但在日常生活中，已经足够好用了。

然而，如果你的速度真的很大，比如说达到了光速的一半，这时质量修正就非常明显了。把v / c = 1/2代进去，你会发现sqrt(1 - v2/c2) = sqrt (3/4) = 0.86602540378443864676372317075294，1 / sqrt(1 - v2/c2) = 1.1547005383792515290182975610039。这意味着，动质量比静质量增大了15.5%。

而假如v /c = 0.99呢？你可以算算看！

谢谢邀请回答！

大家好！我是物理佬。我具有二十多年高中物理和多年初中物理的教学经历。现在来回答这个问题。

经典物理学主要研究宏观低速的问题；而近代物理学主要研究微观高速的问题。

宏观低速就是我们老百姓日常生活中所遇见的物理现象，比如：质量=密度×体积，同体积的某种物质的质量就是不变的。

但是，当物质处于微观高速时，情况就发生了变化，就不能用在宏观低速的规律来思维了！比如在高速（可以与光速比拟）：时间会变慢，长度会缩短，质量会变大。实际上在低速时，质量也会变大，只是这个变化很微小，完全可以忽略！

狭义相对论的质速关系式：

其中静质量m。，C为光速不变，相对论质量m随物体的运动速度v的增大而增大。

你有高见请留言！谢谢！

谢邀。质量是否变量，取决于参照系。参照系涉及测量基准，事关物理学何去何从！

一，物理学的两大阵营。

物理学有两大学派：①以静态空间为参照系的牛顿学派，简称“静空说”；②以动态空间为参照系的爱氏学派，简称“动空说”。

静空说与动空说，孰是孰非，孰优孰劣，考验物理思维的有效性、可靠性、可操作性。

二，参照系的物理意义。

物理学的根本任务是：通过对物质结构与运动状态的测量，揭示物系与环境的函数关系。

测量必需有一个基准或原点，这个基准就是参照系。尤其注意：物理参照系≡数学坐标系，即：参照基准≡坐标原点≡观察者立场。

显然有对应关系：不同参照系↹不同物理量↹不同解析式↹不同操作性(operationism)。

静空说与动空说，殊途同归异曲同工，但工作效率大不相同。静空参照系是最简洁的最适用的参照系。

例如，说一列高铁的行驶速度是100m/s，是以默示的坐标系原点(0,0)或(0,0,0)为基准，是与静态观察者为基准，选择的是静空参照系。若质量m=20万kg，此m也以静空参照系为基准，其动能Ek=½mv²=½× 2e5×100²=1e9J。

但是，如果以车上乘客为参照系，即以100m/s运动的原点为参照系，那么高铁的相对速度v=0，其动能Ek=0，其质量不再是m，而是动质量m'=m/√(1-v²/c²)。这样说没错，但自找麻烦，违背人择原理。

又如，说一个电子绕轨速度v=2.2e6m/s，也以静空为基准，质量m=9.1e-31kg，动能Ek=½mv²。若以该电子为参照系，电子的动质量m'=9.1e-31/√(1-2.2e6²/c²)。这样说没错，但有这个必要么？既生亮，何生瑜！

麻烦的是：说A光子的真空速度v=c，也是以静空参照系为基准。若以某同向B光子为参照系，A光子动质量m'=m/√(1-c²/c²)，且A光子的静质量m=0，有m'=0/0=???。请大威往下看，先不要拿E=hf牵强附会强词夺理。

三，空间是静止的，可以是一个公理。

宇宙空间是无限延伸的，否则，就是一个无限的球形空间，就既有唯一个的又有无数个的中心，这在数学上也是极其荒唐的。这就证明：空间是无限的，本来就是一个公理。

空间充满形形色色的与隐隐约约的物质，这是不争的事实，这也可作为一个公理。

形形色色的物质，是椭球型的费米子，是明物质，如中微子、电子、质子、中子，是高能密高质密的真空涟漪团。

隐隐约约的物质，是波浪型的玻色子，是暗物质，是引力子、光子、胶子、介子，是低能密低质密的真空涟漪簇。

空间确实表现出弯曲效应，但并不意味着空间本身是弯曲的。弯曲的本质，是所含不同物质的漩涡分布的场效应。

真空涟漪的无序运动，构成湍流的真空场。电磁振荡的椭圆运动，构成发散的电磁场。基本粒子的自旋运动，构成收敛的引力场。

描述与测量它们的运动速度，皆以静空参照系为基准，这可以是一个公理。进步体会：

乘火车在地面任意一点的速度感，是以静止地面任意一点为参照系，你又何必以其乘客为参照系？大可不必！

乘飞船穿梭在任何点位的速度感，是以静止太空的任意点为参照系，你又何必以宇航员为参照系？大可不必！

四，静空参照系绝不是动空参照系的特例。

静态空间与动态空间，是两个截然不同的概念。上述已经证明，空间是无限延伸的绝对理念，任选空间的一点，皆可作为等效的零点坐标O(0,0)或O(0,0,0)或O(0,0,0,0)，作为任一时点速度的参照系，即坐标原点的速度v≡0。

在洛伦兹变换因子γ=1/√(1-v²/c²)中，v是移动坐标原点速度。按照“特例说”，静空参照系原点速度v≡0，有γ=1/√(1-0/c²)≡1。

特例辩护者们说：宏观物系的速度远低于光速即v<<c，有γ=1/√(1-v/c²)≈1。请注意：γ≡1与γ≈1的物理意义截然不同。